Как происходит правильная замена направляющих втулок клапанов на Ваз и прочих авто

Функциональные особенности направляющих втулок клапанов ВАЗ-2109

Специалисты утверждают, что направляющая втулка клапана двигателя – это необходимая деталь для каждого транспортного средства. Основной ее функцией является обеспечение точного направления в движении клапанов двигателя при их закрытии и открытии, которое характеризуется как возвратно-поступательное. Эти направляющие образуют трущуюся пару «втулка-клапан», что определяет расходование моторного масла. Еще данная деталь обеспечивает плотное прилегание тарелки клапана к своему седлу.

Необходимость замены втулок

Износ можно определить по нескольким косвенным признакам, также есть случаи, когда требуется менять втулки в обязательном порядке:

в камеру сгорания проникает моторное масло, за счет этого возрастает его расход и образуется сероватый дым из выхлопной трубы;
слышно характерное постукивание со стороны головки блока;
при полной замене комплекта клапанов;
капремонт головки блока.

Инструмент для выпрессовки

Почему гильзы могут выйти из строя

Основной причиной выхода из строя направляющих втулок является их износ. В результате увеличивается расход смазочной жидкости, так как люфт деталей приводит к быстрому выходу из строя маслосъёмного колпачка и масло просачивается в камеру сгорания. В результате наблюдается образование нагара, нарушение температурного режима работы мотора, увеличение токсичности отработанных газов и поломка катализатора (если он в машине есть).

Это интересно: Двигатели от немецких и американских производителей

Изношенные втулки клапанов ВАЗ 2106

Своевременная замена моторного масла и правильная эксплуатация ДВС автомобиля позволяет продлить срок службы втулок и менять их каждые 180–200 тысяч километров пробега. Однако из-за зазоров клапанов и несоответствия моторного масла рекомендуемым нормам может произойти боковой износ втулок и снижение подвижности клапанов по оси штока из-за увеличения радиальной нагрузки на него. По этой причине после смены маслосъёмных колпачков обязательно проводят корректировку зазора в направляющих втулках. При слишком большом зазоре и выявлении люфта втулки в обязательном порядке меняют.

Для чего нужна направляющая втулка

Направляющую втулку вполне справедливо можно считать основным элементом, от которого зависит ресурс и правильная работа тандема «седло — клапанная тарелка». Материал, из которого изготовлена деталь и сама её конструкция в первую очередь нацелены на работу в условиях больших скоростях закреплённого в ней клапанного стержня, постоянных высокотемпературных нагрузок и практически полного отсутствия смазки в паре «клапан-втулка».

Причины и последствия деформации

Описанные условия приводят к тому, что в процессе работы мотора изнашиваются и направляющая втулка клапана, из-за чего со временем может нарушаться её соосность с клапанным стержнем. В дальнейшем деталь ещё больше разбивается и клапан начинает «гулять» и неплотно прилегать к своему седлу, а это, в свою очередь, приводит к разбитию фаски седла со временем. В качестве последствий можно получить прогар клапана и попасть на замену седла.

Внешний вид бронзовых направляющих втулок для моделей ВАЗ 2108–2109

Также из-за «гуляния» клапана в разбитой направляющей могут быстрее прийти в негодность маслосъёмные колпачки. Они просто не смогут удерживать масло при увеличившихся угловых смещениях клапанного стержня. Результатом будет попадание масла в двигатель, а если ещё учесть, что через разбитую втулку будет проходить масла больше обычного, то ситуация получается не из приятных. Увеличится нагар на клапанах и других деталях вокруг камеры сгорания, повысится уровень вредных выбросов выхлопных газов и можно получить преждевременно вышедший из строя каталитический нейтрализатор. И простой заменой маслосъёмных колпачков тут не обойтись, так как вскоре проблема снова вернётся.

Почему не стоит пренебрегать проверкой

В процессе ремонта двигателя его головке лучше уделить особое внимание. Нередко именно эта часть мотора виновна в том, что уровень компрессии в цилиндрах далёк от желаемого. Автомобилисты порой при ремонте ГБЦ ограничиваются только притиркой клапанов к их сёдлам, считая, что в цельнометаллических втулках особо изнашиваться особо-то нечему. В то же время проверить, насколько велик зазор между деталью и её клапаном будет совсем нелишним делом. Когда полученные цифры зазора выходят за рамки рекомендуемых автопроизводителем, то никакая притирка клапанов или замена маслосъёмных колпачков не уберегут от проблем в дальнейшем.

Материалы, используемые для изготовления втулок

Для изготовления втулок применяют материалы с хорошей износостойкостью и уровнем теплопроводности. Среди таких можно найти:

специальные сплавы чугуна;
бронзУ;
латунь;
металлокерамику.

По теплопроводности и себестоимости латунь наряду с бронзой находятся в лидерах, поэтому подавляющее большинство втулок изготовлено из сплавов этих металлов.

Нюансы, которые необходимо учитывать

Большинство втулок имеют специальный опорный буртик на наружной стороне, призванный обеспечить надлежащую фиксацию детали по вертикали в ГБЦ. Если же деталь гладкая, то установка осуществляется с использованием специальной оправки.

Для впускных клапанов направляющие втулки не должны выступать, дабы не увеличивать аэродинамическое сопротивление впускного канала. Втулки выпускных клапанов призваны по максимуму «прятать» стержень клапана для сохранности последнего от воздействия высоких температур и лучшего отвода тепла.

Внешний вид и расположение направляющей втулки клапана в ГБЦ

Точность изготовления втулок очень высока. Это необходимо для получения максимально выверенной соосности и наилучшего прилегания клапанной тарелки и седла при функционировании двигателя. Снаружи корпус детали, которую предстоит запрессовать в ГБЦ, должен быть максимально чисто обработан, на нём должны отсутствовать какие-либо царапины или риски. Этим обеспечивается оптимальный отвод тепла от этой хапчасти в головку блока.

Видео: обзор направляющих втулок клапанов для ВАЗ 2108–2109

Как определить, что направляющие втулки изношены

Масло в цилиндры попадает и по причине неисправности деталей цилиндро-поршневой группы. Чтобы исключить данную причину, необходимо замерить компрессию. Это исключит неисправность поршневых колец.

Осмотрите свечи зажигания. Наиболее загаженная свеча говорит о проблемах в данном цилиндре. Далее осматриваем мотор на предмет износа направляющих в следующем порядке:

Открутите гайки, крепящие клапанную крышку к ГБЦ, и снимите ее.
Ослабьте цепь и, совместив метки, открутите и снимите шестерню распредвала.
Постепенно и поочередно открутите постель распредвала и снимите ее.
Демонтируйте коромысла, разблокируйте пружины клапанов цилиндра, в котором свеча больше всего покрыта нагаром.
Аккуратно снимите маслосъемный колпачок и покачайте клапан в стороны, двигая вверх-вниз. Если при движении имеется боковой люфт, то требуется замена втулки.

В рабочем состоянии зазор между клапаном и направляющей минимален и не позволяет клапану двигаться в горизонтальном направлении (только вверх или вниз). Поэтому любое боковое качание означает износ втулки.

Прежде чем покупать новые направляющие, желательно снять клапаны и вместе с ними прийти в магазин. И при выборе обязательно пробуйте их посадку на шток клапана.

Направляющая втулка на штоке клапана должна двигаться легко, но при этом она не должна болтаться.

Необходимо это для того, чтобы в дальнейшем вам не пришлось снова идти в магазин, если втулки по каким-то причинам не подойдут.

Порядок замены направляющих клапанов ВАЗ 2106

Вся процедура делится на несколько этапов:

Подготовка инструментария.
Частичная разборка двигателя, а именно — снятие ГБЦ.
Выбор и покупка новых деталей.
Демонтаж изношенных элементов и запрессовка новых.
Обратная сборка и запуск мотора.

Первым делом следует отключить аккумулятор от бортовой сети

Совет. Стоит соблюдать именно такую очерёдность действий — сначала разборка мотора, а потом закупка запчастей. Вскрытие точно покажет, какие детали вам нужны. Если вы недавно меняли клапана (5—10 тыс. км назад), то их нужно вытащить, чтобы примерить к новым втулкам в магазине. Старую клапанную группу придётся заменить.

Подготовка необходимого инструмента

Чтобы произвести разборку и замену направляющих, вам понадобится:

стандартный набор рожковых и накидных ключей;
набор головок с мощным воротком и трещоткой;
динамометрический ключ для обтяжки болтов ГБЦ и гаек распредвала при сборке;
отвёртки, пассатижи;
ключ на 36 мм для ручного вращения коленчатого вала;
монтировка;
съёмник для разблокировки клапанов;
тяжёлый молоток;
оправка для выбивания и запрессовки втулок;
развёртка на 8.025 мм с воротком;
ёмкость и шланг для опорожнения системы охлаждения;
ветошь.

Без ключа с трещоткой и головок при снятии ГБЦ не обойтись

Рекомендуем: Устройство и принцип работы топливного насоса

Оправка для работы с направляющими представляет собой стальной пруток, конец которого проточен под внутренний диаметр втулки. Вторая часть оправки — это насадка для запрессовки, чей размер подогнан под широкую наружную часть детали (так называемую шляпку), поскольку по торцу бить нельзя. Комплект можно заказать токарю либо купить в готовом виде, он стоит недорого.

Оправку для выбивания и посадки втулок можно выточить по чертежу

Совет. В процессе замены направляющих придётся заново притирать клапана, а то и выполнять прирезку сёдел. Для этих работ нужен специальный инструмент и соответствующие навыки, поэтому операцию лучше доверить мастеру. Кроме того, покупка приспособлений для прирезки и притирки сведёт к нулю всю выгоду от ремонта ГБЦ своими руками.

Это развёртка, используемая на ГБЦ автомобилей ВАЗ 2101—07

Развёртка — это слесарный инструмент, предназначенный для точной подгонки внутренних диаметров отверстий. В данном случае она необходима, чтобы развернуть внутреннюю часть втулки под стержень клапана с минимальным зазором.

Демонтаж ГБЦ и старых втулок

Данный этап — самый трудоёмкий и длительный, начинается он с отключения аккумулятора и опорожнения водяной рубашки мотора (с радиатора жидкость сливать не нужно). Дальнейшие операции выполняйте в таком порядке:

Отсоедините трос пускового устройства, бензиновый шланг и привод акселератора, после чего снимите корпус воздушного фильтра и карбюратор.
Открутите клапанную крышку и совместите насечку на шкиве коленвала с длинной риской на блоке. Отключите от свечей провода и демонтируйте трамблёр, запомнив положение бегунка. Снимите провод с датчика температуры.
Ослабьте цепь, выкрутив натяжитель, затем разблокируйте гайку шестерни распределительного вала и открутите её. Снимите шестерёнку и зафиксируйте цепь, чтобы она не провалилась внутрь блока. Открутите гайки крепления постели распредвала и демонтируйте её со шпилек.
Отсоедините от ГБЦ все патрубки охлаждающей системы и «штаны» выхлопной трубы.
В произвольном порядке ослабьте 11 болтов крепления головки цилиндров и выверните их. Двумя руками поднимите ГБЦ и снимите вместе с коллекторами.

Снятие корпуса фильтра

Совет. Сразу после демонтажа головки очистите блок от старой прокладки и накройте чистой материей, чтобы внутрь цилиндров случайно не попала грязь.

Снятую ГБЦ удобно разместите на столе и снимите пружины с коромыслами (желательно не путать местами), после чего съёмником разблокируйте клапаны и вытащите их. При этом не потеряйте «сухари» — мелкие полуцилиндры, вставляющиеся в прорезь штока. Затем переверните головку камерами сгорания кверху, подложите по краям деревянные бруски и выбейте оправкой все втулки. Удары наносите со средним усилием, чётко и точно. В конце почистите и тщательно протрите всю ГБЦ от нагара и отложений.

Карбюратор надо снять с коллектора, чтобы не мешал

Рекомендация. Пользуясь моментом, обследуйте разобранный двигатель на предмет других неисправностей, чтобы сразу их устранить. Привлеките мастера — моториста с прибором — нутромером, дабы он проверил выработку в цилиндрах и проконсультировал вас по всем вопросам. Это важно, если вы разбираете силовой агрегат ВАЗ 2106 впервые.

Перед разборкой важно совместить метки

Фотоинструкция по снятию головки цилиндров

Чтобы добраться до распредвала, нужно демонтировать клапанную крышку Снятие трамблера Шестеренку распредвала надо открутить и снять, не сбивая положение меток После разблокировки пружины легко снимаются Головку цилиндров нужно аккуратно снимать двумя руками Чтобы вытащить клапаны, нужно съемником разблокировать пружины ГБЦ в разобранном виде Снятие корпуса распределительного вала Отключение провода от датчика температуры С ГБЦ нужно снять все патрубки системы охлаждения Втулка выбивается молотком через оправку Снятие пружин коромысел (рокеров)

Как демонтировать ГБЦ ВАЗ 2106 — видео

Подбор новых деталей

Направляющие втулки для двигателя «шестёрки» можно купить в двух исполнениях — из чугуна или бронзы. При выборе стоит придерживаться таких рекомендаций:

Если вы исповедуете обычный стиль езды и не увлекаетесь тюнингом авто, нет смысла ставить изделия из бронзы. Купите недорогие направляющие из чугуна, и они прослужат достаточно долго.
Бронзовые детали лучше ставить вместе с облегчёнными хромированными клапанами (например, от бренда АМР).
Учитывая цену чугунных изделий и ваш первый опыт их замены, рекомендуется приобрести 2 комплекта деталей. Причина — хрупкость материала, который случайно может расколоться при неумелом обращении.
Подбирайте втулки таким образом, чтобы клапаны вставлялись в них с трудом либо не входили вовсе. Не берите изделия с неправильными отверстиями, куда свободно проходит шток.
Если после разборки вы обнаружили, что одна или несколько втулок крутятся либо болтаются в гнёздах ГБЦ, необходимо подобрать ремонтные изделия. Их внешний диаметр больше стандартного на 0,05—0,1 мм, что позволит посадить такие детали в разбитые отверстия головки цилиндров. Здесь стоит воспользоваться измерительными приборами — микрометром и нутромером.

Совет. Не слушайте заверения о том, что бронзовые втулки противостоят износу лучше чугунных, это не соответствует действительности. Чугун гораздо твёрже большинства металлов, в том числе и бронзы, просто он хуже передаёт тепло. Отсюда вывод: те и другие детали хороши, но применять их надо по назначению.

Также стоит приобрести новую клапанную группу (если она не менялась недавно), прокладки под ГБЦ и различные патрубки и 1—2 л антифриза на доливку. Остальные детали покупайте по результатам проведённой ранее дефектовки.

Посадка втулок и обратная сборка

Чтобы запрессовать направляющие в гнёзда, переверните головку цилиндров камерами сгорания книзу. Затем наденьте на элементы стопорные кольца, натягивая их с верхнего конца. Если начнёте надевать кольцо с нижней стороны, то обязательно оставите на поверхности глубокие борозды, куда впоследствии может протечь масло.

Важно! Перед посадкой смажьте наружную поверхность деталей тонким слоем моторного масла.

Новая втулка забивается до упора через проставку

Рекомендуем: Как проверить утечку тока на автомобиле мультиметром

Для запрессовки вставьте первую втулку концом в отверстие, наденьте на оправку насадку и приложите её к широкой части детали. Выверенными ударами молотка по проставке забейте втулку до упора, что характеризуется изменением звука ударов (появится лёгкий звон). Бейте со средней силой, чтобы не расколоть чугун. Повторите действие со всеми элементами, а если какой-то из них все же расколется, возьмите запасной.

Справка. Зачастую можно услышать рекомендации, что ГБЦ необходимо греть в ведре с водой, а втулки перед забивкой засунуть в морозилку. Эти мероприятия действительно облегчают запрессовку, но отнимают массу времени. Любой знающий слесарь вам скажет, что посадка чугуна в алюминиевый сплав с натягом 0,04—0,06 мм спокойно выполняется без всякого разогрева.

Отверстия втулок следует прогнать разверткой

По окончании запрессовки нужно прогнать внутренний диаметр втулок развёрткой, чтобы стержень клапана скользил в нём с минимальным зазором. Операция выполняется так: закрепите четырёхгранный конец развёртки в воротке, смажьте рабочую часть моторным маслом, вставьте в отверстие и вращайте по часовой стрелке. Инструмент должен пройти по всей длине детали. Теперь остаётся поставить и притереть клапана, что рекомендуется доверить специалисту. Затем произведите сборку двигателя в обратном порядке, но с учётом ключевых моментов:

Если вы хотите повысить герметичность прокладки между головкой и блоком, обработайте её тонким слоем графитной смазки. Высокотемпературные герметики использовать нельзя.
10 основных болтов крепления ГБЦ обтяните динамометрическим ключом в 2 приёма в последовательности, указанной на схеме. Первый раз затяните их моментом 41 Нм, второй раз — 118 Нм. Одиннадцатый болт меньшего размера обтягивается за 1 раз моментом 39 Нм.
Постель распределительного вала тоже протягивается по схеме с соблюдением момента 22 Нм.
Шестерёнку и цепь надо установить таким образом, чтобы круглая метка на звёздочке совпала с приливом на корпусе распредвала. Метки на коленчатом валу вы совместили перед разборкой, проверьте их.
Не забудьте отрегулировать зазоры между коромыслами клапанной группы и кулачками распределительного вала (его величина должна составлять 0,15 мм).
При установке трамблёра восстановите первоначальное положение бегунка, чтобы не сбить зажигание.

Схема затяжки болтов головки цилиндров

Совет от бывалых. Старые мастера после затяжки болтов ГБЦ нередко давали двигателю постоять в течение 12—24 часов, а потом ещё раз обтягивали головку. При наличии времени последуйте данной рекомендации, через сутки вы сами убедитесь, что узлы «уселись», а болты немного прослабились.

Порядок затягивание гаек крепления распределительного вала

По окончании сборки и заливки антифриза запустите двигатель, прогрейте его и вращением корпуса трамблёра выставьте оптимальный угол опережения зажигания.

Совмещение круглой метки на шестерне с приливом на корпусе

Процесс замены

Как уже говорилось выше, для снятия и установки направляющих необходима специальная наставка. Рассмотрим, что она из себя представляет и как ей пользоваться.

Описание наставки

Оправка для снятия и установки направляющей состоит из двух частей. Первая часть представляет собой шток определенной длины, обработанный на токарном станке и имеющий в определенных местах разный диаметр. Самый большой диаметр штока занимает основную его длину и составляет 18 мм. За эту часть шток удерживается рукой, и она ограничивает проскакивание штока на другую сторону при снятии втулки, что предохранит поверхность головки блока от удара молотком. Диаметр второй части штока равен диаметру втулки. Длина этой части равняется глубине отверстия, в котором размещена втулка. Третья часть штока самая короткая — ее диаметр соответствует внутреннему диаметру штока клапана (диаметру внутренней поверхности направляющей). Ее предназначение заключается в том, чтобы при выбивании втулки направление штока строго соответствовало направлению втулки и не создавался перекос штока при ударе по нему молотком.

Это интересно: Основы деятельности гидроусилителя. Причины утраты работоспособности

Вторая часть штока похожа на торцевую головку. Отличает ее от торцевой головки отсутствие внутри граней (цилиндрическое отверстие с диаметром и длиной, равной диаметру и длине верхней части направляющей). В верхней части головки имеется отверстие с диаметром, равным внутреннему диаметру втулки и внешнему размеру штока с рабочей стороны. Как видно из описания оправки, найти ей замену из подручных средств не так сложно. Для этого как минимум понадобится цилиндрический стержень удобной длины, диаметр которого с одной стороны равняется внешнему диаметру втулки. В качестве наставки можно использовать старый шток маслонасоса от ВАЗ, предварительно сточив шестерню.

Для установки направляющей на место используйте торцевую головку подходящего диаметра либо подходящую полую трубку. Далее в тексте будут использоваться термины «оправка», «шток», «головка», подразумевающие под собой как специальную оправку, так и подходящие подручные средства.

Процесс снятия изношенной направляющей и установка новой

Для снятия втулки переворачиваем ГБЦ рабочей частью вверх. Далее берем шток, вставляем в отверстие клапана и молотком аккуратно выпрессовываем.

В данном процессе важна точность удара. Если вы попадете молотком по поверхности головки блока, то это приведет к нарушению плоскости ГБЦ. Чтобы выбить втулку, удар должен быть сильным, а для этого лучше использовать тяжелый молоток. Чтобы установить новую втулку, разместите ГБЦ на поверхности в положении, в котором она размещается на двигателе. Затем возьмите новую втулку, смажьте внешнюю поверхность маслом и установите ее в нужное отверстие.

Далее наденьте на нее головку и вставьте шток. Аккуратно ударяя молотком по верху штока, запрессуйте направляющую втулкуна место. При установке обратите внимание, чтобы выбранные подручные средства не касались верха седла сальника (отмечен стрелочкой 1), так как при ударе седло деформируется или от него отколется кусок. Головка должна упираться в основание седла сальника (отмечено стрелочкой 2).

Со снятием и установкой направляющей втулки проблем не возникает. Это простая процедура, которая требует определенных знаний, аккуратности и точности при работе.

Как заменить клапанные втулки на ВАЗ 2106

Открыть доступ к втулкам клапанов за счёт проворачивания двух крайних шпилек, которые мешают установить оправку. Отворачиваются они методом навинчивания на них четырёх гаек попарно. Можно прибегнуть к специальному шпильковёрту.
Шпильки ГБЦ ВАЗ 2106 откручиваются для доступа к клапанам
Направляющая втулка легко выпрессовывается ударами молотка по вставленной оправке. Прежде чем приступать к извлечению старой втулки, необходимо перевернуть ГБЦ.
Выпрессовка направляющей втулки ВАЗ 2106 из гнезда с помощью специального инструмента
Деталь устанавливается в седло, затем молотком и оправкой запрессовывается до упора в плоскость ГБЦ. На втулки надеваются стопорные кольца и в таком состоянии проводится их запрессовка. Втулки впускных клапанов на ВАЗ 2106 несколько короче, чем втулки выпускных клапанов. Изнутри они покрыты канавками, которые смазывают клапаны. Длина канавок различается у впускных и выпускных клапанов: в первом случае они идут только до половины седла, во втором — до его дна.
Запрессовка новых направляющих втулокВАЗ 2106
По окончании монтажа втулок их отверстия разворачиваются, причём их диаметр различается.
Отверстия направляющих втулок ВАЗ 2106 разворачиваются после монтажа

Как правильно производится замена направляющих втулок клапанов ВАЗ-2109

Конечно же, при большом желании выполнить замену элементов, служащих для направления движения втулки двигателя, можно и самостоятельно в гаражных условиях. Но подобная процедура способна вызвать некоторые сложности. Это связано с тем, что сама втулка плотно запрессовывается с целью предотвращения появления зазора, через который может попасть в камеру сгорания моторное масло.

Для проведения процедуры замены направляющих элементов понадобятся инструменты (они обычно есть в гараже у каждого автолюбителя):

съемник/оправка для выпрессовки;
запрессовщик;
развертка на 8,03 мм (специальное длинное сверло, с помощью которого отверстие доводится до нужного размера).

Еще желательно подготовить охлаждающую жидкость. Эти все инструменты понадобятся, так как перед заменой направляющего элемента придется извлечь сами втулки.

На ВАЗ-2109 процедура замены производится в следующей последовательности:

Первый этап – подготовка двигателя к извлечению втулок клапанов из него:
откручиваются болты, которыми крепится головка блоков (их должно быть десять);
снимается головка блока цилиндров;
с нее снимается распредвал;
выкручиваются шпильки (в первую очередь торцевые).
Второй этап – очистка головки блока цилиндра, должна производиться на верстаке с помощью растворителя либо солярки.
Третий этап – выпрессовка или выбивание втулок:
головка нагревается до температуры в 100-120 градусов;
с помощью молотка выбивается каждая из втулок (удары должны быть относительно легкими);
места из-под выбитых деталей промываются бензином посредством ветоши или тряпки из мягкого материала;
после промывания посадочные места продуваются сжатым воздухом.
Четвертый этап – замена направляющих втулок клапанов двигателя с последующей сборкой всего механизма:
ремкомплект из новых втулок предварительно охлаждается в обычной морозильной камере;
посадочные отверстия под втулки обрабатываются с помощью развертки;
в обработанные отверстия помещаются новые направляющие элементы.
Пятый этап – запрессовка, которая проводится методом забивания молотком с использованием оправки.

Конструкция механизма

В процессе работы клапанного механизма движение клапанов происходит в ограниченном пространстве. Направление для перемещения задается с помощью соосности отверстия, в котором «ходит» ось штока и впускного/выпускного отверстия. Материал для штока подобран максимально износостойкий.

Сталь легирована большим количеством хрома и никеля. Направляющие втулки клапанов, сопрягающиеся со штоком, выполнены из менее прочного материала, чаще из медесодержащих сплавов. Это связано с тем, что ремонтный комплект таких втулок будет стоить дешевле при обслуживании, чем полная замена клапанов с износившимся штоком. Также пара сталь-латунь гораздо лучше работает при фрикционном сопряжении.

Замена втулок

Зазора между отверстием и клапаном практически нет. Это и наличие сальников на штоке помогает предотвратить попадание масла в камеру сгорания. Но за счет того, что работа клапанов проходит в агрессивных условиях и при интенсивном перемещении, износ у втулок появляется, их приходится периодически менять. Если бы они не стояли в конструкции, то пришлось менять всю головку блоки после выработки в отверстиях, по которым ходит шток.

Замена направляющих втулок клапанов

Извлечение

Здесь настоятельно рекомендуется перед процедурой разогреть головку блока цилиндров где-то до 100 градусов по Цельсию. Алюминий, из которого изготовлена ГБЦ, имеет больший коэффициент расширения, чем материал направляющей втулки. Вследствие нагревания натяг соединения втулка-ГБЦ существенно уменьшается и направляющие можно спокойно, без повреждения посадочного места, выпрессовать лёгкими ударами молотка или кувалды.
Для извлечения применяют специальный инструмент-выколотку (оправку). Несмотря на свою узкоспециализированность и дороговизну, этот инструмент даёт возможность выпрессовки точно по оси направляющей втулки. Нередко опытные автомастера для подобных процедур обзаводятся пневмомолотками и специальными насадками-выколотками для них.
Инструмент для выпрессовки и запрессовки направляющих втулок
Бывает, что деталь не хочет выходить. В таких случаях её высверливают. И воспользоваться лучше станком для сверления. Взяв для работы обычную дрель, есть риск повредить посадочное гнездо и создать перекос. Полностью высверливать её, возможно, и не придётся. При тонких стенках её уже будет намного легче выбить.
Внутренняя поверхность посадочного гнёзда после извлечения должна быть максимально гладкой и идеально чистой. Не должно быть никаких царапин, шероховатостей и прочих, даже малейших, дефектов. Для получения подобного результата его нужно дополнительно обработать после выпрессовки.

Видео по выпрессовке

Установка новых

Перед тем как ставить новые запчасти, нужно определить значение фактического натяга. Для этого измеряется диаметр посадочного гнезда в ГБЦ и диаметр втулки. Разница между первым и вторым не должна превышать 0,03–0,05 мм.
В случае если гнездо заметно больше, чем выбранная для него втулка, то следует поискать деталь диаметром побольше. Если же диаметр гнезда недостаточен, то можно воспользоваться услугами сверлильного станка для его увеличения.
Перед процедурой запрессовки новых втулок головку блока цилиндров также необходимо нагреть. А вот новые запчасти вообще рекомендуют охладить в жидком азоте, что сильно уменьшит их внешний диаметр и позволит легче войти в расширенные от нагрева посадочные гнёзда, также снизит риск получения повреждений при запрессовке.
Но так как не у всех в гараже найдётся жидкий азот, то можно предварительно поместить новые втулки в морозилку. Опять же при наличии последней в зоне доступности. Для простоты, можно взять в качестве необходимой разницу температур между ГБЦ и направляющей втулкой равной 150 градусам Цельсия. Ещё при запрессовке втулок рекомендуют смазывать трущиеся поверхности жидким машинным маслом, особенно если детали не нагревались/охлаждались.
Сам процесс запрессовки проходит по тому же сценарию, что и выпрессовки. В качестве инструмента оправка и молоток (или пневмомолоток с насадкой). Далее, чередой последовательных ударов забиваем деталь в посадочное гнездо.

Видео по запрессовке

Причины поломки деталей и их последствия

Характерная особенность направляющих элементов заключается в том, что они не выходят из строя в один момент, а изнашиваются постепенно. Срок «жизни» деталей на авто бюджетной категории составляет от 180 до 300 тыс. км, а на более дорогих иномарках может достигать 1 млн км. На процесс износа влияет несколько факторов, могущих его ускорить:

качество применяемого моторного масла и своевременность его замены;
температурный режим работы силового агрегата, чем чаще мотор перегревается, тем быстрее изнашиваются трущиеся поверхности;
качество топлива и горючей смеси, чьи пары проникают в любые неплотности и вносят свою лепту в процесс медленного разрушения деталей.

Нагар на штоке разрушает втулку довольно быстро

Примечание. На рабочий ресурс всех элементов газораспределительного механизма также влияет исправность системы питания и зажигания. Когда в результате неполадок возникают хлопки в топливный либо выхлопной коллектор, то смазка между парой клапан — втулка смывается несгоревшим бензином, отчего несколько секунд механизм работает «на сухую».

Изношенная деталь характеризуется «разбитым» внутренним отверстием, в результате чего шток клапана начинает в нём слишком свободно ходить, а потом появляется люфт. Стержень перекашивается в процессе работы, а тарелка плохо совмещается с седлом, герметичность сопряжения постепенно теряется. Из камеры сгорания в механизм прорываются газы, а сверху попадает масло, в результате чего образуется нагар. Он тоже способствует ускорению износа, быстро приводя деталь в полную негодность.

Причины преждевременного износа втулки клапана

Так как направляющие клапанов установлены внутри ГБЦ и изготавливаются (в зависимости от модели мотора) из чугуна, бронзы, латуни или сплавов, не каждый автолюбитель знает об их существовании. Вызвано это тем, что ресурс втулок составляет от 200000 км пробега.

Единственной неисправностью является механический износ внутренней поверхности в результате трения. На скорость износа влияют следующие факторы:

своевременность замены и качества моторного масла;
температурный режим работы ДВС;
качество горючей смеси;
исправность системы питания;
правильность регулировки системы зажигания;

В результате износа направляющей стержень клапана теряет центрированность и двигается с перекосом, что не обеспечивает необходимую герметичность между седлом и тарелкой клапана. В итоге в камеру сгорания попадает масло, во впускной или выпускной коллектор прорывается горящая горючая смесь, что приводит к преждевременному износу узлов и деталей.

Установка направляющих втулок на ВАЗ 2109

Смена направляющих втулок на ВАЗ 2109 начинается с фиксации на детали съёмника посредством обточенных гаек. Центральная часть инструмента придерживается верхним ключом, а при помощи нижнего выпрессовывается направляющая втулка. Её выход из гнезда сопровождается характерным щелчком, после этого деталь вынимается.
Направляющие втулки клапанов ВАЗ 2106 выпрессовываются съёмником
Чтобы облегчить процесс установки втулки, её обрабатывают моторным маслом. Деталь запрессовывается в седло клапана при помощи конической втулки. При этом для впускного и выпускного клапанов втулки выбираются таким образом, чтобы резьба на направляющей детали была длиннее на несколько сантиметров.
Желательно, чтобы детали имели разную температуру: головка блока цилиндров должна быть нагрета до 150оС, втулка, наоборот, охлаждается. Если не создать разницу температур, то можно спровоцировать деформацию алюминиевого сплава, в результате чего в металле возникнут слишком большие внутренние напряжения. Это может привести к перегреву клапанов двигателя.
На втулке располагается кольцо, по которому определяется её правильная посадка. После установки детали на ней развёртывается отверстие при помощи специального инструмента. Диаметр отверстия можно проверить нутромером — он должен соответствовать параметру, указанному в технической документации автомобиля. Если данные совпадают, то устанавливают клапан. При неплотном прилегании втулки к седлу её правят с помощью шарошки.
Подводка седла клапанов ВАЗ 2109 при помощи шарошки
После монтажа новых втулок в ГБЦ могут появиться зазоры из-за потери соосности. Чтобы устранить данную проблему, необходимо провести притирку клапанов. С этой целью сёдла клапанов ещё раз обрабатываются шарошкой. Процедура установки новых втулок завершается после окончательной притирки клапанов.

Итак, поменять направляющие втулки можно как самостоятельно, так и в автосервисе. Это довольно простая в исполнении процедура, которая может значительно продлить срок эксплуатации двигателя автомобиля.

Запрессовка и выпрессовка клапанных втулок

Геометрические параметры и материал втулок.

У бензиновых автомобильных двигателей температура впускного клапана достигает 400 °С, а выпускного более 800 °С. Впускные клапаны омываются топливовоздушной смесью, а выпускные — отработавшими газами.

При этих условиях втулки клапанов должны прочно сидеть в головке блока цилиндров, осуществлять смазку и обеспечивать отвод тепла от стержня клапана. Требования к геометрии направляющих втулок и характеру их сопряжений по наружному диаметру (D) в головке блока и по внутреннему диаметру (d) со стержнем клапана строго нормированы (рис. 17, 18, табл. 4).

На рис. 17 представлены направляющие втулки клапанов двигателей ВАЗ. Втулки впускного и выпускного клапанов легко отличить: у втулки впускного винтовая канавка для удержания масла нарезана на половину длины втулки, что уменьшает поступление масла в камеру сгорания, а втулка выпускного для лучшего отвода тепла сделана более длинной.

Для головок блоков цилиндров из алюминиевых сплавов втулки изготавливают из чугуна (двигатели ВАЗ, см. рис. 17), из латуни или бронзы (см. рис. 18).

Бронзовые и латунные втулки обеспечивают более интенсивный отвод тепла от стержня клапана и лучше работают в условиях недостаточной смазки. Их обычно устанавливают в более форсированных двигателях, в которых условия смазки стержней выпускных клапанов весьма неблагоприятны из-за высокой температуры последних, а стержней впускных клапанов — вследствие выдувания и смывания масла топливовоздушной смесью, постоянно находящейся во впускном трубопроводе под пульсирующим давлением. Латунь лучше чем чугун работает в условиях ограниченной смазки, ее теплопроводность (см. табл. 5) в два раза выше, чем у чугуна

У латунных втулок есть смысл изменить посадочную поверхность под маслоотражательный колпачок, удалить канавку под стопорное кольцо и сделать ребро охлаждения, которое одновременно является и фиксатором положения втулки в головке блока цилиндров.

Латунные клапанные втулки применяются в двигателях автомобилей Audi, BMW, Volvo.

Вышеперечисленные свойства латуни позволяют отказаться от винтовых канавок в отверстиях клапанных втулок и сделать втулки впускных и выпускных клапанов одинаковой длины. Так сделано у упомянутых выше иномарок. У части иномарок одинаковыми (короткими) делают ремонтные латунные втулки

Латунные втулки позволяют уменьшить рабочий зазор в паре втулка — стержень клапана, что уменьшает расход масла. Большой коэффициент теплопроводности латуни способствует быстрой передаче тепла от стержня клапана к головке блока цилиндров и далее к охлаждающей жидкости. При выборе марки латуни необходимо иметь в виду, что латуни с большим содержанием цинка более дешевые, лучше обрабатываются резанием, лучше прирабатываются и меньше изнашиваются. Вместе с тем у этих латуней меньше теплопроводность. Более низкая температура латунных втулок способствует более длительной работе маслосъемных колпачков, что также уменьшает расход масла.

К сожалению, у латунных втулок есть и минусы. При нормальном рабочем зазоре «разогретой» втулки зазор у «неразогретой» слишком велик. Так у Audi (латунные втулки) в соединении втулка — клапан зазор у впускных клапанов 0,1 мм, у выпускных 0,13 мм. Тогда как у автомобилей ВАЗ (чугун) соответственно 0,022…0,055 мм и 0,029…0,062 мм, т.е. примерно в два раза меньше. Попытка уменьшить этот зазор всегда приводит к заклиниванию (схватыванию) стержней клапанов латунными втулками.

При изготовлении втулок необходимо обеспечить максимальную соосность внутреннего отверстия (под стержень клапана) и наружных посадочных поверхностей (в головку и под колпачок). Заметим, что у чугунных втулок, поступающих в запасные части, несоос-ность встречается довольно часто.

Если головка блока цилиндров чугунная, то установка специальных направляющих втулок клапанов не обязательна, отверстия под клапаны выполнены непосредственно в головке.

Размеры втулок даны на рис. 17 и 18, в табл. 4. Усилие запрессовки латунных втулок (см. рис. 18) в 2…3 раза меньше, чем чугунных (см. рис. 17). Процесс их запрессовки — легкое постукивание по оправке.

На втулку (см. рис. 18) колпачок напрессовывают нажатием руки на специальное приспособление. А вот спрессовывается колпачок в этом случае значительно труднее, чем со втулки (см. рис. 17).

Определение технического состояния втулок. Пригодность втулки рекомендуется определять по зазору в сопряжении втулка-стержень клапана. Измеряется диаметр стержня и диаметр отверстия во втулке, вычисляется зазор и его величина сравнивается с предельно допустимыми (см. табл. 4). Обычно у отечественных автомобилей предельно допустимый зазор у впускных клапанов 0,15 мм, у выпускных 0,20 мм.

Удобно замерять зазор в сопряжении втулка—клапан следующим образом (рис. 19). Клапан приподнимается над седлом до положения, показанного на рис. 19,а. Нажимаем на клапан в одну сторону и устанавливаем индикатор так, чтобы он опирался ножкой в цилиндрический поясок тарелки клапана. Ставим шкалу индикатора на ноль. Нажимаем на клапан в другую сторону (рис. 19,6) и считываем показания индикатора. Величину зазора в сопряжении втулка—клапан по схеме на рис. 19,а можно оценить и без индикатора, «на ощупь», так как величина косвенного зазора S значительно больше действительного. При пересчете действительных зазоров в косвенные для автомобилей ВАЗ получены следующие величины. Для впускных клапанов зазоры S будут 0,7…0,8 мм, предельно допустимые 1,3 мм. Для выпускных клапанов зазор S 0,5…0,7 мм, предельный 1,0 мм. Уменьшение зазоров S в случае выпускных клапанов связано с увеличенной длиной их втулок (см. рис. 17).

Если зазоры больше нормы, сначала заменяем клапаны. Если чрезмерный зазор не устраняется только заменой клапана, рекомендуется заменить и направляющую втулку.

Направляющая втулка на вид сравнительно простая деталь, однако с ее помощью базируется клапан, и он должен занять вполне определенное положение относительно седла. Геометрия втулки — это не только ее основные размеры, которые можно измерить штангенциркулем, микрометром. В понятие геометрии входит: шероховатость (чистота поверхности), волнистость, точность формы поверхности и точность расположения поверхностей относительно друг друга.

Втулки, поставляемые в запасные части, зачастую непригодны для установки. Часто несоосность цилиндрических поверхностей (d, D) втулки видна невооруженным глазом по разностенности, по заход-ной фаске. Втулки чаще запрессовываются в головку с большим натягом, а бывает, что вставляются почти от руки.

После запрессовки втулки необходимо развертывать. Развертывание — завершающая обработка просверленных и зенкерованных отверстий с целью получения точных по форме и диаметру цилиндрических отверстий с малой шероховатостью (Ra=0,32…1,25 мкм). Развертывание не изменяет положение оси отверстия. Поэтому, если втулка по своей геометрии непригодна к установке, но все же установлена, то после обработки седел фрезами, которые базируются направляющими стержнями по отверстиям во втулках удалить с фасок нагар и наклеп не удается. Фреза «цепляет» седло одним зубом. В таких случаях обычно пытаются исправить положение наклоном развертки в отверстии втулки. В конце такой «обработки» зазор в сопряжении втулка—клапан (с новой втулкой) становится равным зазору при старой втулке и вся работа теряет смысл.

Замена втулок. Чаще рекомендуются «ударные» методы, ниже будут рассмотрены способы замены клапанных втулок при помощи винтовых приспособлений с максимальной унификацией деталей.

Выпрессовка втулки клапана «Жигулей» показана на рис. 20. Поскольку шпильки крепления корпуса распределительного вала вывернуть бывает не так-то просто, есть смысл для крайних клапанов изготовить укороченную шпильку 5 (размеры в скобках) и низкую гайку 7.

Запрессовка новой клапанной втулки (рис. 21) производится при помощи шпильки 5 (см. рис. 20), гайки 4, упора 1 (см. рис. 21) и наконечника 5.

Выпрессовка (рис. 22, 24) и запрессовка (рис. 23, 25) втулок автомобилей «Самара», «Ока» и «Москвич-21412» производится при помощи тех же самых приспособлений, что и для «Жигулей» (см. рис. 20, 21).

При ремонте головок блоков «Москвичей-21412» и «Волг» ГАЗ-31029 приходится сталкиваться с трудностями, когда без предварительного рассверливания втулок просто не обойтись. Причина столь прочной посадки втулок — очень большие натяги в соединении. Дело в том, что головки нагревают до 160…175 °С, а втулки охлаждают в двуокиси углерода («сухой лед») до -40…-45 °С. При таких условиях втулки практически вставляют в отверстия головок, а не запрессовывают (головки двигателей воздушного охлаждения рекомендуют нагревать до 190…210 °С — ЛуАЗ-969М, без охлаждения втулок).

Втулки, поставляемые в запасные части, часто приходится протачивать для уменьшения наружного диаметра на величину до 0,3 мм.

При натягах в соединении втулка—головка до 0,15 мм и более (что примерно в два раза больше рекомендуемых значений) происходит что-то вроде сварки втулок с головкой. В этом случае выпрессо-вать втулки ударным методом не удается, а оправки становятся как грибы со шляпками. При выпрессовке таких втулок на прессе на них остается металл головки блока.

Если рекомендуемые натяги в соединении втулка — головка у автомобилей ВАЗ 0,063…0,108 мм, у «Москвичей» и «Волг» соответственно 0,025…0,064 мм и 0,027…0,087 мм, т.е. меньше; но более тяжелые случаи выпрессовки встречаются именно у последних. Возможно, это связано с большими диаметрами втулок (ВАЗ — 14 мм, «Москвич» — 15 мм, «Волга» — 17 мм).

При рассверливании втулок уменьшается толщина их стенок и давление прижатия втулок к стенкам отверстий в головке. Рассверливание рекомендуется проводить вплоть до толщины стенки втулки 1мм.

Выпрессовка рассверленных втулок при помощи винтовых приспособлений показана на рис. 26, 27. В приспособлениях различными являются только наконечники 3. Шпильку с резьбой М12х1,5 изготавливают из достаточно прочной стали с термообработкой. Например, используется сталь 38ХГСА с термообработкой — улучшением (закалка с высоким отпуском).

Если резьба шпильки накатывается (не нарезается), то ее прочность на разрыв увеличивается примерно на 25 %.

Многие знакомы с такими механическими характеристиками как прочность, деформируемость, упругость; менее известна такая характеристика как энергоемкость или способность запасать упругую энергию. Стали, применяемые для изготовления прочных шпилек, как раз имеют повышенную энергоемкость. В результате при обрыве резьбового конца шпильки он вместе с навернутым на него наконечником буквально выстреливает. Последнее необходимо иметь ввиду при особо тяжелой выпрес-совке втулок.

Вертикальное расположение втулок в головке цилиндров двигателя «Волги» позволяет довольно просто выпрессовать их на прессе (рис. 28). При этом может быть использована оправка, свинчиваемая из двух деталей 2 и 3 или специальная оправка 5 (одна деталь).